(57)【要約】  指の表面に透明な薄膜を付けた偽指の判別精度を向上させる。指紋認証の対象となる認証対象物Ｔを載置する載置領域を有する載置面と、載置面に設けられ、認証対象物Ｔの真偽を判定する際に用いる画像の範囲を確定する透明プレート２０と、載置領域上に載置された認証対象物Ｔに透明プレート２０を介さずに光を入射させる光源３０と、載置領域上に載置された認証対象物Ｔを、透明プレート２０を介して撮影する撮像装置４０と、を備え、光源３０の光を外部に放出する出光面を載置面と同一平面上に設ける。
2011052323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指紋認証の対象となる認証対象物を載置する載置領域を有する載置面と、
前記載置面に設けられ、撮影画像の範囲を確定する撮影エリアを介して、前記載置領域上に載置された前記認証対象物を撮影する撮像部と、
前記載置領域上に載置された前記認証対象物に前記撮影エリアを介さずに光を入射させる一または複数の光源と、を備え、
前記光源の光を外部に放出する出光面が、前記載置面と同一平面上に設けられることを特徴とする偽指判定装置。
【請求項２】
前記出光面は、前記撮影エリアに隣接して配置されることを特徴とする請求項１記載の偽指判定装置。
【請求項３】
前記撮像部によって撮影された画像の輝度値を用いて前記認証対象物の真偽を判定する判定部をさらに備えることを特徴とする請求項１または２記載の偽指判定装置。
【請求項４】
前記判定部は、前記撮像部によって撮影された画像に含まれる一または複数の所定画素の輝度値が、前記認証対象物として人体指が撮影された場合に取り得る輝度値の範囲内に含まれるか否かによって前記認証対象物の真偽を判定することを特徴とする請求項３記載の偽指判定装置。
【請求項５】
前記判定部は、前記撮像部によって撮影された画像に含まれる複数の所定画素の輝度値を用いて、光の減衰度合を示す減衰係数を算出し、当該減衰係数が、前記認証対象物として人体指が撮影された場合に取り得る減衰係数の範囲内に含まれるか否かによって前記認証対象物の真偽を判定することを特徴とする請求項３記載の偽指判定装置。
【請求項６】
前記出光面は、前記撮影エリアに囲まれて配置され、
前記撮像部は、前記撮影エリアに対してそれぞれ異なる位置に設けられた複数の前記載置領域に載置された前記認証対象物をそれぞれ撮影する、
ことを特徴とする請求項１記載の偽指判定装置。
【請求項７】
前記撮像部によって撮影された複数の画像を合成する合成部と、
前記合成部によって合成された画像の輝度値を用いて前記認証対象物の真偽を判定する判定部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項６記載の偽指判定装置。
【請求項８】
前記判定部は、前記合成部によって合成された画像に含まれる一または複数の所定画素の輝度値が、前記認証対象物として人体指が撮影された場合に取り得る輝度値の範囲内に含まれるか否かによって前記認証対象物の真偽を判定することを特徴とする請求項７記載の偽指判定装置。
【請求項９】
前記判定部は、前記合成部によって合成された画像に含まれる複数の所定画素の輝度値を用いて、光の減衰度合を示す減衰係数を算出し、当該減衰係数が、前記認証対象物として人体指が撮影された場合に取り得る減衰係数の範囲内に含まれるか否かによって前記認証対象物の真偽を判定することを特徴とする請求項７記載の偽指判定装置。
【請求項１０】
指紋認証の対象となる認証対象物を載置する載置領域を有する載置面上に、前記認証対象物を載置するステップと、
前記載置領域上に載置された前記認証対象物に対して、前記載置面に設けられ、撮影画像の範囲を確定する撮影エリアを介さずに光源からの光を入射させるステップと、
前記載置面上に載置された前記認証対象物を、前記撮影エリアを介して撮像部により撮影するステップと、を含み、
前記光源の光を外部に放出する出光面が、前記載置面と同一平面上に設けられることを特徴とする偽指判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、偽指判定装置および偽指判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、個人を識別する認証方式の一つとして指紋認証が注目されている。指紋は人によって異なり、年月が経過しても変化しないという特徴がある。したがって、指紋認証は、現在普及しているパスワード認証等よりも信頼性が高いとされている。一方、指紋認証では、他人の指紋を取り込んで偽造した偽指等を用いて本人になりすます不正行為を阻止する必要がある。このような不正行為を阻止する技術として、下記特許文献１、２には、光を照射した指の表面の色を基準にして偽指を検知する技術が開示されている。また、下記特許文献３には、指の上方から光を照射し、指の内部を透過した光を撮影することで、偽指を検知する技術が開示されている。さらに、下記特許文献４には、指の側方から光を照射し、指の内部を透過した光の拡散パターンを用いることで、偽造指紋付きの薄膜を指の表面に付けた偽指を検知する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−５０９９３号公報
【特許文献２】特許第２６３７２５３号公報
【特許文献３】特開平９−１３４４１９号公報
【特許文献４】特開２００７−２４９２９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１、２に記載された指の表面の色を基準にして偽指を検知する技術や、上記特許文献３に記載された指の上方から光を照射して偽指を検知する技術では、偽造指紋付きの透明な薄膜を指の表面に付けた偽指を検知することができない。これは、上記特許文献１、２では、透明な薄膜を付けた偽指の表面の色と皮膚の色とを区別することが困難となるためである。また、上記特許文献３では、透明な薄膜を透過する光の減衰率が低く、指内および薄膜を透過した光と指内のみを透過した光とを区別することが困難となるためである。【０００５】
上記特許文献４に記載された指の側方から光を照射して偽指を検知する技術では、指の表面に付けた透明な薄膜に直接光が照射されない可能性がある。この場合には、上記特許文献３と同様に偽指を検知することができない。例えば、指を指紋センサ面に押し着けたときに、指の一部が薄膜の周囲を覆ってしまい、薄膜に照射されるはずの光が指の一部で遮断されることが考えられる。この場合には、薄膜に直接光が照射されず、上記特許文献３と同様の状態となる。そして、このような状態では、指内および薄膜を透過した光と指内のみを透過した光とを区別することが困難となる。【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、指の表面に透明（半透明を含む。以下同様。）な薄膜を付けた偽指の判別精度を向上させることができる偽指判定装置および偽指判定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の偽指判定装置は、指紋認証の対象となる認証対象物を載置する載置領域を有する載置面と、載置面に設けられ、撮影画像の範囲を確定する撮影エリアを介して、載置領域上に載置された認証対象物を撮影する撮像部と、載置領域上に載置された認証対象物に撮影エリアを介さずに光を入射させる一または複数の光源と、を備え、上記光源の光を外部に放出する出光面を載置面と同一平面上に設ける。【０００８】
本発明の偽指判定方法は、指紋認証の対象となる認証対象物を載置する載置領域を有する載置面上に、認証対象物を載置するステップと、載置領域上に載置された認証対象物に対して、載置面に設けられ、撮影画像の範囲を確定する撮影エリアを介さずに光源からの光を入射させるステップと、載置面上に載置された認証対象物を、撮影エリアを介して撮像部により撮影するステップと、を含み、上記光源の光を外部に放出する出光面が、載置面と同一平面上に設けられている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、指の表面に透明な薄膜を付けた偽指の判別精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態における偽指判定装置を真上から見たときの平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。
【図３】（Ａ）は光源からの距離と人体指の透過光画像の輝度値との関係を示すグラフであり、（Ｂ）は光源からの距離を（Ａ）の横軸に合わせて模式的に表した図である。
【図４】図３（Ａ）で示す透過光画像の輝度値の上限と下限を示すグラフである。
【図５】光源からの距離と指の表面に透明な膜を付けた偽指を撮影した場合の透過光画像の輝度値との関係を示すグラフである。
【図６】光源からの距離と指の表面に不透明な膜を付けた偽指を撮影した場合の透過光画像の輝度値との関係を示すグラフである。
【図７】変形例のおける光源の配置を示す図である。
【図８】変形例のおける光源の配置を示す図である。
【図９】第２実施形態における減衰係数の算出方法を説明するためのグラフである。
【図１０】第３実施形態における偽指判定装置を真上から見たときの平面図である。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ矢視断面図である。
【図１２】第１の載置領域を示す図である。
【図１３】第２の載置領域を示す図である。
【図１４】複数の透過光画像の合成方法を説明するための図である。
【図１５】変形例における偽指判定装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る偽指判定装置および偽指判定方法の好適な実施形態について説明する。
【００１２】
[第１実施形態]
まず、図１および図２を参照して、第１実施形態における偽指判定装置の構成について説明する。図１は、偽指判定装置を真上から見たときの平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。
【００１３】
偽指判定装置１は、指紋認証の対象となる認証対象物Ｔが偽指であるか否かを判定する装置である。図２に示す偽指判定装置１上には、指Ｆの表面に薄膜Ｍを付けた認証対象物Ｔが載置されている。この薄膜Ｍには他人の指紋が複製等されている。この場合、偽指判定装置１は、認証対象物Ｔが偽指であると判定することになる。一方、認証対象物Ｔとして指Ｆのみが偽指判定装置１上に載置された場合に、偽指判定装置１は、認証対象物Ｔが偽指ではない、つまり人体指であると判定する。以下に、このような偽指判定装置１の構成について具体的に説明する。
【００１４】
図１および図２に示すように、偽指判定装置１は、筐体１０と、透明プレート２０と、光源３０と、撮像装置（撮像部）４０と、制御装置５０とを有する。以下の記述では、筐体１０のうち透明プレート２０が設けられている側を上側とする。また、筐体１０のうち透明プレート２０が設けられている面、すなわち筐体１０の上面が、認証対象物Ｔを載置する載置面となる。
【００１５】
また、偽指判定装置１が有する筐体１０、透明プレート２０、光源３０、撮像装置４０および制御装置５０の各構成要素は、原則として、従来の指紋認証装置が有する筐体、透明プレート、光源、撮像装置および制御装置と同じである。ただし、光源３０（出光面を含む）の配置や、制御装置５０で認証対象物の真偽を判定する機能を有している点で従来の指紋認証装置とは異なる。
【００１６】
透明プレート２０および光源３０は、それぞれの上面が、載置面と同一平面上に位置するように設けられている。透明プレート２０および光源３０の上面に、認証対象物Ｔを載置する載置領域Ｐが形成される。
【００１７】
撮像装置４０は、透明プレート２０の下方側に設けられている。撮像装置４０は、筐体１０の内部から透明プレート２０方向を撮影する。つまり、撮像装置４０は、載置領域Ｐ上に載置される認証対象物Ｔを、透明プレート２０を介して撮影することとなる。
【００１８】
撮像装置４０によって撮影された画像のうち、透明プレート２０の枠内にあたる部分が、載置領域Ｐ上に載置された認証対象物Ｔの真偽を判定する際に用いる画像となる。すなわち、透明プレート２０によって、認証対象物Ｔが偽指であるか否かを判定する際の判定対象エリア（撮影エリア）が確定される。
【００１９】
光源３０は、その上面（出光面）が載置面と同一平面上に位置するように配置されている。これにより、載置領域Ｐ上に載置された認証対象物Ｔの下方側から認証対象物Ｔに向けて光を照射することができる。また、人体指Ｆの表面に薄膜Ｍが付着されている場合には、この薄膜Ｍに光が直接入射する可能性を高めることができる。なお、本実施形態では、光源３０の上面によって、光源の光を偽指判定装置外に放出する出光面が形成される。
【００２０】
また、光源３０の出光面は、透明プレート２０に隣接する位置に配置することが好ましい。光源３０の出光面が透明プレート２０に近いほど、人体指Ｆの表面に付着されている薄膜Ｍに、光が直接入射する可能性を高めることができるためである。ただし、認証対象物Ｔからの反射光が透過光画像に含まれないようにする必要がある。認証対象物Ｔからの反射光が透過光画像に含まれると、透過光画像の輝度値が高くなり、後述する判定部５１による偽指の判定精度が低下してしまうためである。認証対象物Ｔからの反射光を透過光画像に含めないようにするためには、光源３０を以下のように配置すればよい。
【００２１】
光源３０は、載置領域Ｐ上に載置された認証対象物Ｔに対して、判定対象エリアである透明プレート２０を介さずに光を入射できる位置にその出光面を配置する。これにより、撮像装置４０は、載置領域Ｐ上に載置されている認証対象物Ｔの内部を透過する光を含み、かつ、当該認証対象物Ｔの表面で反射した光を含まない透過光画像を撮影することができる。
【００２２】
制御装置５０は、各種制御処理を実行することで、偽指判定装置１全体を制御する。制御装置５０は、例えば、判定部５１を有する。
【００２３】
判定部５１は、撮像装置４０によって撮影された画像の輝度値を用いて認証対象物Ｔの真偽を判定する。具体的に、判定部５１は、撮像装置４０によって撮影された透過光画像に含まれる所定画素の輝度値が、予め定められた所定範囲内に含まれるか否かによって認証対象物の真偽を判定する。
【００２４】
上記所定画素として、例えば、光源３０からある程度離れた位置にある画素を設定することができる。これは、光源３０から指に照射された光は指の内部で徐々に減衰するため、光源３０のすぐそばに位置する画素を上記所定画素に設定すると、光の減衰量が微量となり認証対象物Ｔの真偽を判定することが難しくなるからである。上記所定画素は、少なくとも一つ設定すればよいが、光源３０に近い位置から遠い位置まで所定の間隔をあけて複数の画素を設定することが好ましい。複数の画素を設定することによって、認証対象物Ｔが人体指である場合に、指内での光の減衰状態に応じた輝度値を取得することが可能となり、判定精度をより向上させることができる。
【００２５】
上記所定範囲としては、例えば、認証対象物Ｔとして人体指が撮影された場合に取り得る輝度値の範囲が該当する。ここで、人間の皮膚における光の透過率(減衰率)は、光の波長ごとに特定の範囲内に収まることが判明している。そして、皮膚の表面に光を照射して、皮膚内を透過する光を撮影した場合に、その透過光画像の輝度値は、光源からの距離に応じて小さくなる傾向にある。図３および図４を参照して、人体指の透過光画像の輝度値について説明する。
【００２６】
図３を参照して、認証対象物として人体指を撮影した場合の透過光画像の輝度値について説明する。図３（Ａ）は、光源からの距離と人体指の透過光画像の輝度値との関係を示すグラフである。図３（Ａ）の横軸は光源からの距離を示し、縦軸は透過光画像の輝度値を示す。図３（Ｂ）は、光源からの距離を図３（Ａ）の横軸に合わせて模式的に表すための図である。図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、光源３０からの距離が短いほど透過光画像の輝度値は大きくなり、光源３０からの距離が長いほど透過光画像の輝度値は小さくなる関係にある。これは、指の表面に照射された光が、指の内部で徐々に減衰していくためである。
【００２７】
図４は、図３（Ａ）で示す透過光画像の輝度値の上限と下限を示すグラフである。言い換えると、図４は、認証対象物として人体指を撮影した場合の透過光画像の輝度値として取り得る値の範囲を示すグラフである。この場合に、判定部５１は、透過光画像のＡ点にある画素の輝度値が“ａ２”〜“ａ１”の間であり、かつ、透過光画像のＢ点にある画素の輝度値が“ｂ２”〜“ｂ１”の間であるときに、認証対象物は人体指であると判定する。
【００２８】
なお、判定に用いる画素（以下「判定用画素」という。）の数は、任意に設定することができる。判定用画素を複数設定する場合に、判定部５１は、全ての判定用画素の輝度値が所定範囲内に含まれるときに、認証対象物が人体指であると判定することができる。また、輝度値が所定範囲内にある判定用画素数が所定数以上ある場合に、認証対象物が人体指であると判定することとしてもよい。
【００２９】
これに対して、人体指の表面に膜を付けた偽指を撮影した場合の透過光画像の輝度値は、上記所定範囲を外れることとなる。図５および図６を参照して、人体指の表面に膜を付けた偽指の透過光画像の輝度値について説明する。
【００３０】
図５は、光源からの距離と、指の表面に透明な膜を付けた偽指を撮影した場合の透過光画像の輝度値との関係を示すグラフである。図５に示すように、Ａ点にある画素の輝度値は“ａ１”よりも大きく、Ｂ点にある画素の輝度値は“ｂ１”よりも大きくなっている。これは、透明な膜のみを透過した光（図２の点線矢印Ｌ参照）の画像が、透過光画像に含まれるためである。透明な膜の透過率は人体指の透過率よりも高く、透明な膜の透過光画像は人体指の透過光画像よりも明るくなることによるものである。
【００３１】
図６は、光源からの距離と、指の表面に不透明な膜を付けた偽指を撮影した場合の透過光画像の輝度値との関係を示すグラフである。図６に示すように、Ａ点にある画素の輝度値は“ａ２”よりも小さく、Ｂ点にある画素の輝度値は“ｂ２”よりも小さくなっている。これは、不透明な膜を透過した光の画像が、透過光画像に含まれるためである。不透明な膜の透過率は人体指の透過率よりも低く、不透明な膜の透過光画像は人体指の透過光画像よりも暗くなることによるものである。
【００３２】
上述してきたように、第１実施形態における偽指判定装置１によれば、撮像装置４０によって撮影された透過光画像に含まれる所定画素の輝度値が、認証対象物Ｔとして人体指が撮影された場合に取り得る輝度値の範囲内に含まれるか否かによって認証対象物の真偽を判定することができる。
【００３３】
また、第１実施形態における偽指判定装置１によれば、光源３０を、その上面が載置面と同一平面上に位置するように配置させ、かつ、透明プレート２０を介さずに認証対象物Ｔに光を入射させることが可能な位置に配置させることができる。これにより、載置領域Ｐ上に載置された認証対象物Ｔの下方側から認証対象物Ｔに向けて光を照射することができる。また、人体指の表面に薄膜を付着させた状態で載置領域Ｐ上に載置した場合には、載置面と同一平面上に位置する光源３０の上面が薄膜と接触する可能性が高まり、その結果、薄膜に光が直接入射する可能性を高めることができる。それゆえに、人体指の表面に薄膜が付着された偽指の判別精度を向上させることが可能となる。
【００３４】
さらに、光源３０を透明プレート２０に隣接して配置させることで、人体指の表面に付着されている薄膜に光が直接入射する可能性をより高めることができる。
【００３５】
なお、上述した第１実施形態では、光源３０を、判定対象エリアである透明プレート２０の片側に一つ設けているが、光源の配置はこれに限定されない。例えば、図７に示すように、判定対象エリアである透明プレート２０の両側にそれぞれ一つずつ光源３０を設けることとしてもよい。また、例えば、図８に示すように、判定対象エリアである透明プレート２０の両側に、それぞれ複数の光源３０を設けることとしてもよい。この場合、判定対象エリアをカバーするように光源３０を配置することで、皮膚内を透過する光量を増大させることができる。
【００３６】
また、上述した第１実施形態では、撮像装置４０によって撮影された透過光画像に含まれる所定画素の輝度値を用いて認証対象物の真偽を判定しているが、所定画素の輝度値を取得する手段は撮像装置４０に限定されない。例えば、撮像装置４０に替えて、所定画素の明るさを検出する照度センサ（撮像部）を所定画素ごとに対応させて設け、この照度センサで検出された所定画素の明るさを用いて認証対象物の真偽を判定することとしてもよい。
【００３７】
また、光源３０の波長として、生体の窓と呼ばれる７００ｎｍ〜１２００ｎｍの波長を用いることとしてもよい。７００ｎｍ〜１２００ｎｍの波長を用いることで皮膚内を透過する光量を増大させることができるため、上述した認証対象物の真偽を判定しつつ、指紋認証時に用いる皮膚パターンの取得も同時に行うことが可能となる。皮膚パターンの取得も同時に行う場合には、光源３０を、例えば図８に示すように配置することが好ましい。判定対象エリア全体をカバーするように光源を配置することで、より多くの光を指内に透過させることができ、皮膚パターンの取得精度を向上させることができるためである。
【００３８】
また、上述した第１実施形態における光源３０は、その上面が載置面と同一平面上に位置するように配置されているが、光源３０を配置する位置はこれに限定されない。載置領域Ｐ上に載置された認証対象物Ｔの下方側から認証対象物Ｔに向けて光を照射可能な位置に光源３０を設けることができればよい。具体的には、例えば、光源３０を載置領域Ｐよりも下方側に設け、光源の光を偽指判定装置外に放出する出光面を、載置面と同一平面上に位置するように別途設けることが考えられる。この場合の出光面は、以下のように設けることができる。例えば、光源３０の周囲を遮光壁で囲んで光路を形成し、この光路を延伸させて形成する端部の面を出光面とする。
【００３９】
[第２実施形態]
本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態における偽指判定装置は、透過光画像の輝度値を用いて算出される光の減衰度合に応じて認証対象物の真偽を判定する点で、透過光画像の輝度値に応じて認証対象物の真偽を判定する第１実施形態における偽指判定装置と相違する。
【００４０】
第２実施形態における偽指判定装置が、上述した第１実施形態における偽指判定装置と相違する点は、制御装置５０の判定部５１の機能が異なる点である。それ以外の構成については、第１実施形態における偽指判定装置の各構成と同様であるため、各構成要素には同一の符合を付し、その説明は省略するとともに、以下においては、主に第１実施形態との相違点について説明する。
【００４１】
判定部５１は、撮像装置４０によって撮影された透過光画像に含まれる複数の所定画素の輝度値を用いて、光の減衰度合を示す減衰係数を算出し、この減衰係数が、予め定められた所定範囲内に含まれるか否かによって認証対象物Ｔの真偽を判定する。
【００４２】
上記複数の所定画素として、例えば、光源３０に近い位置から遠い位置まで所定の間隔ごとに存在する画素を設定することができる。所定画素の個数は、減衰係数の算出精度と減衰係数の算出時間とを比較考量し、効率の良い個数を適宜設定することができる。
【００４３】
上記所定範囲としては、例えば、認証対象物として人体指が撮影された場合に取り得る減衰係数の範囲が該当する。
【００４４】
判定部５１は、減衰係数を以下のように算出することができる。例えば、判定部５１は、図９に示すＡ点、Ｂ点、Ｃ点の輝度値をそれぞれ取得し、これら三点の輝度値の傾きを求め、この傾きを減衰係数として算出することができる。傾きを求める方法としては、例えば、最小二乗法を採用することができる。この場合に、判定部５１は、最小二乗誤差を最小にする直線の傾きを求めることで、上記輝度値の傾きを求める。
【００４５】
また、例えば、判定部５１は、以下に示す式１の係数ａを求め、この係数ａを減衰係数として算出することとしてもよい。ここで、下記式１のｘは光源からの距離であり、ｆ（ｘ）は光源からの距離がｘである画素の輝度値を示す関数であり、ａは減衰係数である。
【００４６】
ｆ（ｘ）＝ｅｘｐ（−ａｘ）  …  式１
【００４７】
このように、減衰係数を用いて認証対象物Ｔの真偽を判定することによって、撮像装置４０として、感度自動調節機能付きの撮像装置を用いることが可能となる。しかしながら、感度自動調節機能を付加すると、画像の輝度値が感度に応じて補正されてしまうため、輝度値が本来の値から変動してしまうことになる。したがって、第１実施形態における偽指判定装置１のように、輝度値の範囲で認証対象物の真偽を判定する場合には、適用できないことになる。
【００４８】
これに対して、第２実施形態における偽指判定装置１では、感度自動調節機能によって変動しない減衰係数を用いて認証対象物の真偽を判定する。これにより、感度自動調節機能によって輝度値が補正されても、認証対象物の真偽の判定結果に影響を及ぼすことはない。したがって、第２実施形態における偽指判定装置１では、上述した第１実施形態における効果に加え、本発明を感度自動調節機能付きの撮像装置にも適用することができるという効果を奏する。
【００４９】
[第３実施形態]
上述した第１実施形態における偽指判定装置１では、透明プレート２０で確定される判定対象エリア外に光源３０を配置している（図１、図２参照）。このような場合に、例えば、偽造指紋付きの薄膜Ｍのサイズを判定対象エリアである透明プレート２０のサイズにし、この薄膜Ｍが透明プレート２０の枠内に合致するように認証対象物Ｔを載置して撮影したとすると、光源３０の光は、薄膜Ｍには入射せずに、人体指Ｆにのみ入射することになる。この場合の透過光画像の輝度値は、人体指Ｆのみを撮影したときの透過光画像の輝度値と区別することが困難となり、不正行為を阻止することができなくなってしまう。
【００５０】
そこで、第３実施形態における偽指判定装置は、光源３０を、判定対象エリアに囲まれた位置に配置し、さらに認証対象物Ｔの載置位置をずらして複数回撮影することとした。これにより、少なくとも１回の撮影時には光源３０の光を薄膜Ｍに入射させることが可能となり、判定対象エリアのサイズに合わせた薄膜Ｍを使用した不正行為の阻止が可能となる。
【００５１】
第３実施形態における偽指判定装置の構成が、上述した第１実施形態における偽指判定装置の構成と相違する点は、透明プレートを二枚に分割し、光源を透明プレート間に設け、制御装置５０に合成部５２を追加した点である。それ以外の構成については、第１実施形態における偽指判定装置の各構成と同様であるため、各構成要素には同一の符合を付しその説明は省略するとともに、以下においては、主に第１実施形態との相違点について説明する。
【００５２】
図１０および図１１を参照して、第３実施形態における偽指判定装置の構成について説明する。図１０は、偽指判定装置を真上から見たときの平面図である。図１１は、図１０のＸＩ−ＸＩ矢視断面図である。
【００５３】
偽指判定装置１は、二枚の透明プレート２０ａ、２０ｂと、三つの光源３０ａ、３０ｂ、３０ｃとを有する。光源３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、それぞれ透明プレート２０ａ、２０ｂ間に設けられる。つまり、光源３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、二枚の透明プレート２０ａ、２０ｂを連結して形成される判定対象エリア内に割り込ませて配置する。なお、透明プレートと光源の数は任意に設定することができる。
【００５４】
透明プレート２０ａ、２０ｂおよび光源３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、それぞれの上面が、載置面と同一平面上に位置するように設けられている。透明プレート２０ａ、２０ｂおよび光源３０ａ、３０ｂ、３０ｃの上面に、認証対象物Ｔを載置する載置領域Ｐが形成される。
【００５５】
第３実施形態における偽指判定装置１では、載置領域Ｐを載置面上の異なる二箇所に形成する。一方は、図１２に示す第１の載置領域Ｐ１であり、他方は、図１３に示す第２の載置領域Ｐ２である。なお、載置領域を形成する箇所は二箇所であることには限定されず、任意の箇所に形成することができる。
【００５６】
なお、第１の載置領域Ｐ１と第２の載置領域Ｐ２との間の位置ズレは、透明プレート２０ａ、２０ｂ間の間隔と合致するように設定することが好ましい。これにより、後述する画像の合成時に、透明プレート２０ａ、２０ｂ間の撮影不可能な領域を、二枚の画像で補完して、データ漏れのない合成画像を生成することが可能となる。
【００５７】
撮像装置４０は、筐体１０の内部から透明プレート２０ａ、２０ｂ方向を撮影する。つまり、撮像装置４０は、第１の載置領域Ｐ１および第２の載置領域Ｐ２上にそれぞれ載置される認証対象物Ｔを、透明プレート２０ａ、２０ｂを介してそれぞれ撮影することになる。撮像装置４０によって撮影された透過光画像のうち、透明プレート２０ａ、２０ｂのそれぞれの枠内にあたる部分が、第１の載置領域Ｐ１および第２の載置領域Ｐ２上にそれぞれ載置された認証対象物Ｔの真偽を判定する際に用いる画像となる。すなわち、透明プレート２０ａ、２０ｂによって、認証対象物Ｔが偽指であるか否かを判定する際の判定対象エリアが確定される。
【００５８】
なお、撮像装置４０の撮影間隔は、少なくとも認証対象物Ｔの載置位置を変更するために要する時間を確保するとともに、薄膜Ｍの貼り替えを困難にする時間に設定することが好ましい。
【００５９】
合成部５２は、撮像装置４０によって撮影された複数の透過光画像を合成する。図１４を参照して具体的に説明する。合成部５２は、例えば、第１の載置領域Ｐ１上に載置された認証対象物Ｔの透過光画像Ｉ１ａ、Ｉ１ｂのパターンと、第２の載置領域Ｐ２上に載置された認証対象物Ｔの透過光画像Ｉ２ａ、Ｉ２ｂのパターンとを比較し、類似する特徴点同士を重ね合わせることで透過光画像Ｉ１ａ、Ｉ１ｂと透過光画像Ｉ２ａ、Ｉ２ｂとを合成する。これにより、認証対象物Ｔの合成画像を生成することができる。
【００６０】
合成部５２は、パターン間の類似度が所定の閾値よりも低い場合には、入力エラーとして、認証対象物Ｔの再入力を促す。これにより、認証対象物Ｔの載置位置を変更して撮影するたびに、透明プレートに合わせて薄膜Ｍを貼り替える不正行為が行われた場合には、パターン間の類似度が低くなるため、入力エラーとして拒否することが可能となる。
【００６１】
判定部５１は、合成部５２によって合成された画像の輝度値を用いて認証対象物の真偽を判定する。認証対象物の真偽を判定する方法は、上述した第１実施形態および第２実施形態において説明した各種の方法を用いることができる。
【００６２】
例えば、判定部５１は、合成部５２によって合成された合成画像に含まれる所定画素の輝度値が、予め定められた所定範囲内に含まれるか否かによって認証対象物の真偽を判定することができる。
【００６３】
また、例えば、判定部５１は、合成部５２によって合成された合成画像に含まれる複数の所定画素の輝度値を用いて、光の減衰度合を示す減衰係数を算出し、この減衰係数が、予め定められた所定範囲内に含まれるか否かによって認証対象物の真偽を判定することができる。
【００６４】
上述してきたように、第３実施形態における偽指判定装置１によれば、光源３０を、判定対象エリア内に配置し、認証対象物Ｔの載置位置をずらして複数回撮影することができる。これにより、判定対象エリアのサイズに合わせた薄膜Ｍを付けた偽指が使用された場合であっても、光源３０の光を確実に薄膜Ｍに対して入射させることができる。それゆえに、判定対象エリアのサイズに合わせた薄膜Ｍを使用した不正行為を阻止することが可能となる。
【００６５】
なお、上述した各実施形態は、単なる例示に過ぎず、各実施形態に明示していない種々の変形や技術の適用を排除するものではない。すなわち、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な形態に変形して実施することができる。
【００６６】
例えば、上述した各実施形態では、判定対象エリアを透明プレートで確定しているが、判定対象エリアを確定する手段は透明プレートには限定されない。載置領域上に載置された認証対象物の真偽を判定する際に用いる画像を確定することができれば、他のどのような手段を用いることとしてもよい。
【００６７】
また、上述した各実施形態における偽指判定装置は、図１に示す各構成要素または図１１に示す各構成要素を備えているが、偽指判定装置は、必ずしもこれら全ての要素を備える必要はない。例えば、図１５に示すように、偽指判定装置１は、少なくとも、筐体１０と、透明プレート２０と、光源３０と、撮像装置４０と、を備えていればよい。この場合に、制御装置５０の判定部５１や合成部５２は、偽指判定装置１の外部に別途備えることとすればよい。
【００６８】
この出願は、２００９年１０月２６日に出願された日本出願特願２００９−２４５２９８を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【００６９】
以上、各実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明に係る偽指判定装置および偽指判定方法は、指の表面に透明な薄膜を付けた偽指の判別精度を向上させることに適している。
【符号の説明】
【００７１】
１…偽指判定装置、１０…筐体、２０…透明プレート、３０…光源、４０…撮像装置、５０…制御装置、５１…判定部、５２…合成部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年2月25日(2011.2.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指紋認証の対象となる認証対象物を載置する載置領域を有する載置面と、
前記載置面に設けられ、撮影画像の範囲を確定する撮影エリアを介して、前記載置領域上に載置された前記認証対象物を撮影する撮像部と、
前記載置領域上に載置された前記認証対象物に前記撮影エリアを介さずに光を入射させる一または複数の光源と、
前記撮像部によって撮影された画像に含まれる一または複数の所定画素の輝度値が、前記光源と前記画素との距離に応じて前記認証対象物として人体指が撮影された場合に取り得る輝度値の範囲に含まれるか否かによって前記認証対象物の真偽を判定する判定部と、を備え、
前記光源の光を外部に放出する出光面が、前記載置面と同一平面上に設けられることを特徴とする偽指判定装置。
【請求項２】
前記出光面は、前記撮影エリアに隣接して配置されることを特徴とする請求項１記載の偽指判定装置。
【請求項３】
前記出光面は、前記撮影エリアに囲まれて配置され、
前記撮像部は、前記撮影エリアに対してそれぞれ異なる位置に設けられた複数の前記載置領域に載置された前記認証対象物をそれぞれ撮影する、
ことを特徴とする請求項１記載の偽指判定装置。
【請求項４】
前記撮像部によって撮影された複数の画像を合成する合成部と、
前記合成部によって合成された画像の輝度値を用いて前記認証対象物の真偽を判定する判定部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項３記載の偽指判定装置。
【請求項５】
前記判定部は、前記合成部によって合成された画像に含まれる一または複数の所定画素の輝度値が、前記認証対象物として人体指が撮影された場合に取り得る輝度値の範囲内に含まれるか否かによって前記認証対象物の真偽を判定することを特徴とする請求項４記載の偽指判定装置。
【請求項６】
前記判定部は、前記合成部によって合成された画像に含まれる複数の所定画素の輝度値を用いて、光の減衰度合を示す減衰係数を算出し、当該減衰係数が、前記認証対象物として人体指が撮影された場合に取り得る減衰係数の範囲内に含まれるか否かによって前記認証対象物の真偽を判定することを特徴とする請求項４記載の偽指判定装置。
【請求項７】
指紋認証の対象となる認証対象物を載置する載置領域を有する載置面上に、前記認証対象物を載置するステップと、
前記載置領域上に載置された前記認証対象物に対して、前記載置面に設けられ、撮影画像の範囲を確定する撮影エリアを介さずに光源からの光を入射させるステップと、
前記載置面上に載置された前記認証対象物を、前記撮影エリアを介して撮像部により撮影するステップと、
前記撮像部によって撮影された画像に含まれる一または複数の所定画素の輝度値が、前記光源と前記所定画素との距離に応じて前記認証対象物として人体指が撮影された場合に取り得る輝度値の範囲に含まれるか否かによって前記認証対象物の真偽を判定するステップと、
を含み、
前記光源の光を外部に放出する出光面が、前記載置面と同一平面上に設けられることを特徴とする偽指判定方法。
【国際調査報告】
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